CN105841132A - 高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管连接结构，包括蒸汽出口管板1、螺旋换热管3，和蒸汽出口连接管2，所述蒸汽出口连接管2一端与蒸汽出口管板1相连，另一端与螺旋换热管3相连，所述蒸汽出口连接管2包括多个直段和多个过渡弯头，蒸汽出口连接管2与蒸汽出口管板1连接后能沿管孔轴线旋转，蒸汽出口连接管2上所有的过渡弯头都在竖直平面内。本发明填补了该领域的空白，实现了单根穿管，降低穿管难度和风险，并在有限的空间内设置了多组连接管束7的蒸汽出口连接管，能够满足流致振动、热应力、焊接、装配等要求。

Description

高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管连接结构

技术领域

本发明涉及核电设备领域，尤其涉及一种高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管连接结构。

背景技术

高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管是蒸汽发生器连接螺旋换热管和蒸汽出口管板的桥梁。如何在有限的空间内布置能够满足流致振动、热应力、焊接、固定支承，实现单根穿管，降低穿管难度和风险是蒸汽出口连接管设计的关键。

据了解德国曾经设计公开过大直径螺旋盘管的蒸发器，属于非组件式的安装方式，即采用独立的大直径管束连接。而对于组件式又具有在有限的空间里布置的中、小螺旋盘管的蒸发器，却无法实现。

中国专利CN201944823U公开了一种高温气冷堆蒸汽发生器连接管的连接结构，包括蒸汽出口管板、螺旋换热管，在螺旋换热管上按几何形状排列安装有多组管束的蒸汽出口连接管，蒸汽出口连接管作为连接螺旋换热管和蒸汽出口管板的桥梁均通过过渡弯头过渡连接，连接后的蒸汽出口连接管均有两种过渡弯头：弯曲平面垂直于水平面的过渡弯头和弯曲平面平行于水平面的过渡弯头，所述水平面为螺旋换热管所在的平面，在安装时，需要先将所有的蒸汽出口连接管按照预设的要求安装连接之后作为一个整体再与蒸汽出口管板连接，而且在安装过程中所述连接后的蒸汽出口连接管不能沿管孔轴线方向旋转，因为任何角度的旋转都会引起弯曲平面垂直于水平面的过渡弯头与弯曲平面平行于水平面的过渡弯头碰撞在一起，所以对生产制造工艺和装配工艺有极高的要求。因此，此连接结构只能用于整体穿管，不能实现单根穿管，装配难度大，穿管质量和穿管效率较低。

由于上述原因，本发明人对现有的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管的连接结构进行了深入研究，以便设计出既能实现单根穿管的安装方式又能在有限的空间内布置能够满足流致振动、热应力、焊接、固定支承的蒸汽出口连接管的连接结构。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构，能够实现单根穿管能够满足流致振动、热应力，便于焊接、固定连接，大大降低装配难度，提高穿管质量和穿管效率。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面、一种高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管连接结构，其特征在于，包括蒸汽发生器的蒸汽出口管板1、螺旋换热管3和蒸汽出口连接管2，其中，所述蒸汽出口连接管2一端与蒸汽出口管板1相连，另一端与螺旋换热管3相连。

第二方面、根据第一方面所述蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构，其特征在于，所述蒸汽出口连接管2包括多个直段和多个过渡弯头，

所述直段包括横向放置的直段和竖向放置的直段，

所述过渡弯头包括弯制成U形或V形或Z形的弯头。

第三方面、根据第二方面所述蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构，其特征在于，所述U形过渡弯头用于连接两根横向放置的直段或两根竖向放置的直段，其中，所述两根横向放置的直段在同一竖直平面内，

所述V形过渡弯头用于连接竖向放置的直段和横向放置的直段，

所述Z形过渡弯头用于连接两根横向或竖向放置的直段。

第四方面、根据第二方面所述蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构，其特征在于，所述蒸汽出口连接管2上所有相邻的过渡弯头均在竖直平面内。

第五方面、根据第一至第四方面任一项所述蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构，其特征在于，所述蒸汽出口连接管2通过管夹4捆绑成连接管束7，

其中，所述连接管束7包括多根蒸汽出口连接管2，

所述管夹4具有两个或多个夹体，每组连接管束7至少有一处管夹4与蒸汽发生器连接固定。

第六方面、根据第五方面所述蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构，其特征在于，所述连接管束7依次包括汇聚段71、规则段72和发散段73，

所述汇聚段71一端与螺旋换热管束5相连，另一端与规则段72相连，

所述发散段73一端与蒸汽出口管板1相连，另一端与规则段72相连。

第七方面、根据第六方面所述蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构，其特征在于，在汇聚段71内的多根蒸汽出口连接管2之间的距离逐渐减小直至与规则段72相连，在规则段72内的多根蒸汽出口连接管2相互平行直至与发散段73相连，在发散段内的多根蒸汽出口连接管2之间的距离逐渐增大直至与蒸汽出口管板1相连。

第八方面、根据第一方面所述蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构，其特征在于，所述管夹4的组合形状为三角形或矩形或六边形或多边形。

第九方面、一种高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管的方法，其特征在于，该方法采用如第一方面至第八方面中任一项所述的蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构进行，该方法包括以下步骤：

步骤1)：选取其中一根蒸汽出口连接管2，穿入蒸汽出口管板1对应的管孔中；

步骤2)：将所述蒸汽出口连接管2旋转一定角度，使蒸汽出口连接管2与对应的竖直放置的螺旋换热管3的直管段对齐并焊接；

步骤3)：重复步骤1)和步骤2)直至所有的蒸汽出口连接管2均与蒸汽出口管板1和螺旋换热管3焊接。

第十方面、根据第九方面所述方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

步骤4)：通过管夹4将蒸汽出口连接管2捆绑成连接管束7，所述连接管束7包括多根蒸汽出口连接管2。

本发明所提供的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管的结构，填补了中螺旋盘管的蒸发器的空白，并且能够实现单根穿管，大大降低了穿管难度和穿管风险，能够在有限的空间内布置满足流致振动、热应力、焊接的多组连接管束7。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管的结构示意图。

图2示出图1中螺旋换热管的结构示意图。

图3示出本发明一种优选实施方式的Z形过渡弯头。

图4-a示出本发明一种优选实施方式的夹角为90°的V形过渡弯头。

图4-b示出本发明一种优选实施方式的夹角为45°的V形过渡弯头。

图5示出U形过渡弯头。

图6-a示出本发明一种优选实施方式的正方形的管夹4。

图6-b示出本发明一种优选实施方式的矩形的管夹4。

图6-c示出本发明一种优选实施方式的三角形的管夹4。

图6-d示出本发明一种优选实施方式的六边形的管夹4。

图7示出本发明一种优选实施方式的连接管束的结构示意图。

图8示出本发明一种优选实施方式的连接管束的结构示意图。

图9示出本发明一种优选实施方式的连接管束的结构示意图。

附图标号说明：

1-蒸汽出口管板

2-蒸汽出口连接管

3-螺旋换热管

4-管夹

5-螺旋换热管束

6-定位板

7-连接管束

71-汇聚段

72-规则段

73-发散段

T01-第一直段

T02-第二直段

T03-第三直段

T04-第四直段

T05-第五直段

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在本发明中，以螺旋换热管3所在平面为水平面，垂直于水平面的平面为竖直平面。所述横向为平行于水平面或与水平面有一定的夹角的方向，所述竖向为竖直平面或与竖直平面成一定角度的方向，所述一定角度大于0°小于180°，具体角度可以根据产品要求设定。在本发明中，V形过渡弯头的夹角在0°～180°范围内，可以是该范围内的任何角度，例如30°、45°、60°、90°、150°，具体角度可以根据产品要求设定。本发明附图中只给出了45°和90°的V形过渡弯头的示意图，但本发明所述V形过渡弯头包括但不限于45°和90°的V形过渡弯头。

如图2所示，将螺旋换热管3集合成螺旋换热管束5，用定位板6固定，螺旋换热管束5包含的螺旋换热管3的横截面构成一个几何形状，其中，几何形状可以是三角形、矩形、六边形或多边形。

本发明提供的一种高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管连接结构，包括蒸汽发生器的蒸汽出口管板1、螺旋换热管3和蒸汽出口连接管2，其中，所述蒸汽出口连接管2一端与蒸汽出口管板1相连，另一端与螺旋换热管3相连。

其中，所述蒸汽出口连接管2包括多个直段和多个过渡弯头，所述直段包括横向放置的直段和竖向放置的直段，所述过渡弯头包括但不限于弯制成如图3所示的Z形过渡弯头、如图4-a和4-b所示的V形过渡弯头和如图5所示的U形过渡弯头。

所述U形过渡弯头用于连接两根横向放置的直段或两根竖向放置的直段，其中，所述两根横向放置的直段在同一竖直平面内，所述V形过渡弯头用于连接竖向放置的直段和横向放置的直段，所述Z形过渡弯头用于连接两根横向放置的直段或两根竖向放置的直段。

在一个优选的实施方式中，蒸汽出口连接管2上所有相邻的过渡弯头均在竖直平面内。

下面将结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1至图5所示的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管连接结构，包括蒸汽发生器的蒸汽出口管板1、螺旋换热管3和蒸汽出口连接管2，本实施例中，在所述螺旋换热管3上连接有竖向放置的第一直段T01，使所述直段通过呈V形过渡弯头与横向放置的第二直段T02连接，所述横向放置的第二直段T02通过U形过渡弯头与横向放置的第三直段T03连接，上述横向放置的第二直段T02与横向放置的第三直段T03在同一竖直平面内，所述横向放置的第三直段T03通过V形过渡弯头与竖向放置的第四直段T04连接，竖向放置的第四直段T04与横向放置的第五直段T05连接组成一根完整的蒸汽出口连接管2，使所述横向放置的第五直段T05与蒸汽发生器的蒸汽出口管板1连接。

在本发明中，是以单独一根蒸汽出口连接管2为单位与蒸汽出口连接管板1连接的，而不是以所有的蒸汽出口连接管2为一个整体与蒸汽出口连接管板1连接的，而且，蒸汽出口连接管2包含的所有相邻的过渡弯头都在竖直面内，因此，蒸汽出口连接管2穿入蒸汽出口管板1后能沿管孔轴线方向旋转，避免连接管束7之间相互碰撞，便于蒸汽出口连接管2穿管和与螺旋换热管3焊接。

考虑实际应用效果，在有限的空间内布置满足流致振动、热应力、固定支承等要求的蒸汽出口连接管2就必须有相应的过渡弯头，通过过渡弯头可消除管束膨胀所产生的二次应力。

考虑单根穿管，一根蒸汽出口连接管2包括的所有过渡弯头均垂直于水平面，更优选的，所有过渡弯头均在同一个竖直平面内，实现了蒸汽出口连接管2穿入蒸汽出口管板1后能沿管孔轴线旋转，便于蒸汽出口连接管2与螺旋换热管3焊接。

本实施例的蒸汽出口管板1为竖直放置，可根据需要以其它形式放置，而蒸汽出口连接管2作为蒸汽从螺旋换热管3到蒸汽出口管板1的桥梁，其形状和安装位置也会有所变化。

另外，在实际应用中，考虑过渡弯头数量限制和穿管难度，蒸汽出口连接管2之间可留一定间隙，但其间隙必须降到最小，本发明中利用管夹4将所述间隙去掉，以减小所述蒸汽出口连接管2之间的滑动，增加管束的刚性。

在本发明中，利用管夹4将多根蒸汽出口连接管2捆绑为连接管束7，以减小所述蒸汽出口连接管2之间的滑动，增加管束的刚性。

在本发明中，所述连接管束7的蒸汽出口连接管2包括多根蒸汽出口连接管2，主要根据流致振动计算要求而定。

在一个优选的实施方式中，如图7中所示，所述连接管束7依次包括汇聚段71、规则段72和发散段73，

所述汇聚段71一端与螺旋换热管束5相连，另一端与规则段72相连，

所述发散段73一端与蒸汽出口管板1相连，另一端与规则段72相连。

更优选的，在汇聚段71内的多根蒸汽出口连接管2之间的距离逐渐减小直至与规则段72相连，在规则段72内的多根蒸汽出口连接管2相互平行直至与发散段73相连，在发散段内的多根蒸汽出口连接管2之间的距离逐渐增大直至与蒸汽出口管板1相连。

在一个优选的实施方式中，在规则段72内的多根蒸汽出口连接管2相互平行，并且，所述多根蒸汽出口连接管2之间的距离相等。

在一个优选的实施方式中，在汇聚段71、规则段72和发散段73内的每根蒸汽出口连接管2可以包括一个或多个过渡弯头，也可以没有过渡弯头，更优选的，所述过渡弯头均在竖直平面内。

在一个优选的实施方式中，如图7所示，汇聚段71内的每根蒸汽出口连接管2包含一个V形过渡弯头，在规则段72内的每根蒸汽出口连接管2包含两个V形过渡弯头和一个U形过渡弯头，在发散段73内的每根蒸汽出口连接管2包含一个V形过渡弯头，进一步优选地，所述V形过渡弯头和U形过渡弯头均在竖直平面内。

在一个优选的实施方式中，如图8所示，在规则段72内，不仅包含一个在竖直平面内的U形过渡弯头和两个在竖直平面内的V形过渡弯头，还包含一个在水平平面内的V形过渡弯头。所述规则段72内蒸汽出口连接管的走向形式可根据具体情况任意设置。

实际应用中，每根蒸汽出口连接管2都包含有多个过渡弯头，又通过管夹4将多根蒸汽出口连接管2捆绑成连接管束7，因此将所述多个过渡弯头设置在竖直平面内使得蒸汽出口连接管2穿入蒸汽出口管板1后能沿管孔轴线方向旋转，避免连接管束7之间相互碰撞，便于蒸汽出口连接管2穿管和与螺旋换热管3焊接。

在本发明中，所指的连接管束7的蒸汽出口连接管2是一个换热单元，而每一换热单元由n根换热的蒸汽出口连接管组成。在应用中，换热单元数量及每一组换热单元管子数量可根据蒸发器换热功率而定。

在一个优选的实施方式中，管夹4具有两个或多个夹体。

在本发明中，管夹4的组合形状为N边形的夹体。应用时，该管夹4的形状为三角形、正方形、矩形或多边形。使其管夹4的形状与所述集合成的连接管束7的截面形状一致。

在本发明中，如图6-a、6-b、6-c和6-d所示，所述的管夹4是由两个对称的N边形的夹体组成，每一夹体的对接处带有用于紧固的连接部件，连接形式可选用螺栓连接、销轴连接或焊接中任一种或多种连接形式，图中圆圈位置为可选连接位置，但不限于此位置。

在本发明中，所述的管夹4是采用两个对称的夹体组成。除此之外，所述的管夹4还可以是非对称的夹体组成。

在本发明中，根据应用特点，若蒸汽出口管板1、螺旋换热管3，蒸汽出口连接管的管外介质流速、温度等发生变化时，蒸汽出口连接管2的形状也会有所变化。

在一个优选的实施方式中，实现图1所示的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管连接结构的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1)：选取其中一根蒸汽出口连接管2，穿入蒸汽出口管板1对应的管孔中；

步骤2)：将所述蒸汽出口连接管2旋转一定角度，使蒸汽出口连接管2与对应的竖直放置螺旋换热管3的直管段对齐并焊接；

步骤3)：重复步骤1)和步骤2)直至所有的蒸汽出口连接管2均与蒸汽出口管板1和螺旋换热管3相连。

在一个优选的实施方式中，该方法还包括步骤4)：通过管夹4将蒸汽出口连接管捆绑成连接管束7，所述连接管束7包括多根蒸汽出口连接管2。

本发明所提供的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管连接结构也可以实现整体穿管。

在一个优选地实施方式中，本发明中所述过渡弯头是由蒸汽出口连接管弯制而成。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管连接结构，其特征在于，包括蒸汽发生器的蒸汽出口管板(1)、螺旋换热管(3)和蒸汽出口连接管(2)，其中，所述蒸汽出口连接管(2)一端与蒸汽出口管板(1)相连，另一端与螺旋换热管(3)相连。

2.根据权利要求1所述蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构，其特征在于，所述蒸汽出口连接管(2)包括多个直段和多个过渡弯头，

所述直段包括横向放置的直段和竖向放置的直段，

所述过渡弯头包括弯制成U形或V形或Z形的弯头。

3.根据权利要求2所述蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构，其特征在于，所述U形过渡弯头用于连接两根横向放置的直段或两根竖向放置的直段，其中，所述两根横向放置的直段在同一竖直平面内，

所述V形过渡弯头用于连接竖向放置的直段和横向放置的直段，

所述Z形过渡弯头用于连接两根横向或竖向放置的直段。

4.根据权利要求2所述蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构，其特征在于，所述蒸汽出口连接管(2)上所有相邻的过渡弯头均在竖直平面内。

5.根据权利要求1-4任一项所述蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构，其特征在于，所述蒸汽出口连接管(2)通过管夹(4)捆绑成连接管束(7)，

其中，所述连接管束(7)包括多根蒸汽出口连接管(2)，

所述管夹(4)具有两个或多个夹体，每组连接管束(7)至少有一处管夹(4)与蒸汽发生器连接固定。

6.根据权利要求5所述蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构，其特征在于，所述连接管束(7)依次包括汇聚段(71)、规则段(72)和发散段(73)，

所述汇聚段(71)一端与螺旋换热管束(5)相连，另一端与规则段(72)相连，

所述发散段(73)一端与蒸汽出口管板(1)相连，另一端与规则段(72)相连。

7.根据权利要求书6所述蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构，其特征在于，在汇聚段(71)内的多根蒸汽出口连接管(2)之间的距离逐渐减小直至与规则段(72)相连，在规则段(72)内的多根蒸汽出口连接管(2)相互平行直至与发散段(73)相连，在发散段内的多根蒸汽出口连接管(2)之间的距离逐渐增大直至与蒸汽出口管板(1)相连。

8.根据权利要求1所述蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构，其特征在于，所述管夹(4)的组合形状为三角形或矩形或六边形或多边形。

9.一种高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管的方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1-8中任一项所述的蒸汽出口连接管单根穿管的连接结构进行，该方法包括以下步骤：

步骤1)：选取其中一根蒸汽出口连接管(2)，穿入蒸汽出口管板(1)对应的管孔中；

步骤2)：将所述蒸汽出口连接管(2)旋转一定角度，使蒸汽出口管板(1)与对应的竖直放置的螺旋换热管(3)的直管段对齐并焊接；

步骤3)：重复步骤1)和步骤2)直至所有的蒸汽出口连接管(2)均与蒸汽出口管板(1)和螺旋换热管(3)焊接。

10.根据权利要求9所述方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

步骤4)：通过管夹(4)将蒸汽出口连接管(2)捆绑成连接管束(7)，所述连接管束(7)包括多根蒸汽出口连接管(2)。